挑战“共同起源”学说的细胞进化新理论

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    [生物通讯]生命并非以原始细胞开始。相反，生命伊始之际，至少存在3种简单的结构松散的细胞组织形式。它们在基因池种游泳，以共同的方式进化，通过共享彼此的进化发明而相互协助纳入3种截然不同的细胞类型。伊利诺斯大学的微生物学家Carl Woese认为，地球上细胞进化的驱动力来自基因的水平转移，即获得外来细胞的组成成分－－包括基因和蛋白质等－－来促进自身细胞实体的进化。

     Woese将其这篇大胆挑战生物学家长期坚持的信仰的新理论，发表在6月18日期的美国《美国国家科学院学报》上。

    他认为，细胞进化开始于一个共同的环境，各种结构松散的细胞组织形式通过广泛的基因水平转移逐步成形。早先认为这种水平转移在进化中的作用微不足道，但微生物基因组学的到来，使我们得以重新认识基因水平转移的威力。 Woese认为，基因水平转移有着改写整个基因组的能力。对于简单的原始细胞而言，这个改写过程能够“完全抹去一个生物的系谱痕迹”。

    Woese的新理论向长期占统治地位的达尔文的世界上所有物种起源于同一原始生命形式的“共同起源”学说大胆提出了挑战。

    “如果我们禁锢于达尔文的思维模式，就不能指望对细胞进化作出真正正确的解释。”Woese说。“生物学超越达尔文共同起源假说的时代已经到来。”

    “共同起源学说以及任何共同起源学说的“变种”都没有抓住要旨，即细胞产生的进化过程的本质－－动力学。”Woese在文章中写道。

    作为2000年美国国家科学勋章的获得者，突破传统思维对于Woese而言并非什么新鲜事。在20世纪70年代末，Woese曾识别出古菌（Archaea）－－一类在极端恶劣环境下生存繁衍的微生物，将其从典型的细菌和真核生物中分离为个独立的类群。Woese的发现最终导致全世界生物学教科书的修订。

    这3种独立的原始生命形式现在组成了我们所熟悉的细菌和真核生物，以及古菌。Woese认为，这3种生命形式独立进化，但进行了基因交流，也就是前面所说的进化发明。他驳斥了内共生（即叶绿体和线粒体的是由寄生于细胞内的原始细胞形成的进化学说）是真核细胞进化的驱动力或一个决定因素的观点，因为内共生学说是以假设存在一个进化完全的细胞为前提。

    Woese的理论来自对古菌进行的多年分析，以及对细菌和真核细胞的比较。

    以这种方式进化的每一细胞个体还是存在根本的不同，因为每一例的原始条件都不尽相同。”Woese在文章引言中写道。“随着细胞的结构越来越趋于错综复杂，终于到达一个完整细胞结构出现的关键点。”

    Woese称细胞进化过程中的这个关键点为“达尔文开端”，这一时间开始有了系谱的线索，也就是物种起源的开端。从此之后，所有特定类型细胞类型的组织结构进化过程中只有微小的变化发生。

    要理解细胞进化，我们必需越过达尔文开端，返回更为原始的时期，Woese认为。

    他的新理论的论据是建立在“细胞内三大主要信息处理系统”的证据之上：即翻译、转录和复制。他认为细胞进化是以翻译为开始，照此顺序进行。

    现代基于蛋白质的细胞的进化过程中的关键性发育，就是分子水平上符号象征的发明，即将核酸序列“翻译”成氨基酸序列的能力。

    Woese认为，人类的语言是显示符号象征进化潜力的另一实例。“语言使智人与其灵长类近亲彻底分离（尽管他们的亲缘关系仍然很近），从而产生了一个全新意义上的生物组织形式。”Woese写道。

    翻译的诞生，引起各古核酸细胞实体开始变成蛋白质实体，这就是以基因和其它内含物为主体的现代细胞的“先驱”。现代细胞的组织形式代表了一种嵌合关系：某些情况下三种细胞类型的两个高度相似，某些情况下则又存在很大不同。

    Woese认为，这种嵌合关系正是它们以截然不同的组织形式开始的证据，但在随后的进化过程中，它们进行频繁的遗传“交流”，纵情于基因的“互换”，终于合而为一。

编者注：原始新闻请见：
http://www.news.uiuc.edu/scitips/02/0617evoltion.html

生物通摘译自SCIENTIST DAILY